监控电池的至少一个预定电池单元的状态的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于监控具有多个串联联接或能串联联接的电池单元(1、2、3、4)的电池(10)的至少一个预先确定的电池单元(1、2、3、4)的状态的方法。该方法包括以下步骤：在第一阶段期间将电池(10)置于第一状态(Z1)，其中电池单元分别具有预定义的充电状态，在跟随第一阶段之后的第二阶段期间，对处于第一状态(Z1)中的电池(10)放电，在跟随第二阶段之后的第三阶段期间对电池(10)充电，直至电池(10)的至少一个电池单元具有预定义的充电状态的时间点，至少暂时检测由至少一个预先确定的电池单元提供的电压以及确定用于根据所检测的电压的分析而识别至少一个预先确定的电池单元的状态的信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于监控具有多个串联联接或能串联联接的电池单元的电池的至少一个电池单元的状态的方法和相应的设备。
技术介绍
在电池单元中可能出现故障。这些故障例如可能是局部短路，所述短路例如由电池单元中的枝状结晶和/或污物、电池单元的老化、生产故障或机械作用造成。这样的短路能够导致在电池单元中出现自放电电流。因此，所述故障在具有这样的电池单元的电池的充电状态中是安全风险，因为这可能发生电池单元的局部加热。典型地用于电动车应用的当今的电池系统包括具有多个串联联接或能联接的电池单元的电池，在电池充电和/或放电时，同一电流流经所述电池单元。这样的电池系统的能获取的电能和功率通过具有所有电池单元的最小容量和最大内阻的电池单元来确定。因此有利的是，在这样的电池系统中装入具有尽可能类似的容量和内阻的电池单元。已知的是，由于电池单元的老化使电池单元的容量典型地减小并且使其内阻典型地升高。由于老化和在上文提到的电池系统的电池单元中流动的自放电电流，电池单元不同速率地放电。这在长期导致电池单元的不同的充电状态。因此需要的是，定期地执行在这样的电池系统的电池单元的充电状态之间的充电状态均衡。该过程通常被称为“配平”。由文献CN10231546B公知了一种具有多个电池单元的电池。在此，电池的状态由电池管理系统来监控。电池管理系统被构造用于，导入和驱控在电池的电池单元的不同充电状态之间的充电状态均衡的执行。由文献US2013/0018606公知了一种具有多个电池单元的电池。在此，执行在电池的电池单元的不同充电状态之间的充电状态均衡。此外，为每个电池单元确定如下频率，存储在相应电池单元中的能量在多个充电状态均衡期间以该频率改变。借助针对每个电池单元确定的频率的分析而确定，相应的电池单元是否处于故障状态中。由于相应电池单元的内部短路可能出现这样的故障状态。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种用于监控具有多个串联联接或能串联联接的电池单元的电池的至少一个预先确定的电池单元的状态的方法。根据本专利技术的方法包括第一、第二、第三、第四和第五步骤。第一步骤包括：在第一阶段期间，将电池置于第一状态，在第一状态中，电池单元分别具有预定义的充电状态。第二阶段包括：在跟随第一阶段之后的第二阶段期间，对处于第一状态中的电池进行放电。第三步骤包括：在跟随第二阶段之后的第三阶段期间，对电池进行充电，直至电池的至少一个电池单元具有预定义的充电状态的时间点。第四步骤包括：至少在第二阶段期间所发生的放电结束之后和至少在第三阶段中所发生的充电结束之后检测由至少一个预先确定的电池单元提供的电压。第五步骤包括：确定用于根据所检测的电压的分析而识别至少一个预先确定的电池单元的状态的信息。从属权利要求示出本专利技术的优选改进方案。在根据本专利技术的方法中，对所检测的电压的分析包括对至少在第二阶段期间发生的放电结束之后所检测的电压的分析和对至少在第三阶段期间发生的充电结束之后所检测的电压的分析。在根据本专利技术的方法中要考虑的是，电池单元的充电状态可以具有可以在0％与100％之间或在0与1之间的值。在此，具有带有0％或0的值的充电状态的电池单元被理解为已完全放电的电池单元。此外，具有带有100％或1的值的充电状态的电池单元被理解为已完全充电的电池单元。在根据本专利技术的方法中，预定义的充电状态例如可以具有50％或80％或100％的值。在上述方法中，至少一个预先确定的电池单元优选包括电池的所有电池单元。在上述方法中，在第一阶段结束之后和第二阶段开始之前可以依次出现多个放电和充电过程。在此，在至少一个充电过程期间可以分别实现对电池的充电，通过充电使电池的至少一个电池单元如在第三阶段期间那样被置于预定义的充电状态。因此在上述方法中，第二阶段和第三阶段可以在第一阶段结束之后多次反复地依次出现。此外，在至少一个放电过程与跟随其后的充电过程之间可以设置有预定义的暂停阶段。在放电过程中或在第二阶段期间发生的充电中也可以实现对电池进行部分放电。此外，在充电过程中或在第三阶段期间发生的充电中可以实现对电池进行部分充电。当电池使用在车辆中时，可以在车辆使用期间进行电池的这样的部分放电和这样的部分充电。对于上述方法的可应用性来说，电池的这样的部分放电和这样的部分充电是无害的。在这里要考虑的是，紧随充电结束之后始终能执行用于对至少一个预先确定的电池单元的状态进行识别的信息的确定或至少一个预先确定的电池单元的状态的识别，在该充电中，电池的至少一个电池单元被置于预定义的充电状态。在上述方法中，优选执行用于对至少一个预先确定的电池单元的状态进行识别的第一分析步骤和用于对至少一个预先确定的电池单元的状态进行识别的第二分析步骤。优选地，第一分析步骤包括：至少在第二阶段期间发生的放电结束之后对由至少一个预先确定的电池单元提供的电压进行检测和对至少在第二阶段期间发生的放电结束之后检测的电压进行分析。优选地，第二分析步骤包括：至少在第三阶段中发生的充电结束之后对由至少一个预先确定的电池单元提供的电压进行检测和对至少在第三阶段期间发生的充电结束之后检测的电压进行分析。优选地，第一分析步骤在第二阶段结束之后执行和/或第二分析步骤在第三阶段结束之后执行。在上述方法中，使得在第二阶段期间所执行的放电结束的时间点优选可以与使得电池的单个或多个电池单元尤其同时达到另外的预定义的充电状态的另外的时间点一致。在该另外的时间点，电池的其余电池单元分别具有相对于另外的预定义的充电状态更大的充电状态。另外的预定义的充电状态例如可以具有例如10％的值。在上述方法中，使得在第三阶段期间所执行的充电结束的时间点优选可以与使得电池的单个或多个电池单元尤其同时达到预定义的充电状态的时间点相一致。在该时间点，电池的其余电池单元分别具有相对于预定义的充电状态更小的充电状态。在上述方法中，优选执行第六步骤。第六步骤包括：识别至少一个预先确定的电池单元的每个要检验的电池单元，所述要检验的电池单元紧随在第三阶段期间所执行的充电结束之后具有相对于预定义的充电状态更小的充电状态。在此，至少一个预先确定的电池单元的每个要检验的电池单元的识别借助在第三阶段期间发生的充电结束之后所检测的电压的分析来实现。在上述方法中，电池的所有电池单元在第一阶段期间首先被置于预定义的充电状态。在第二阶段期间所执行的放电结束之后，电池的电池单元提供不同的电压并且因此也具有不同的充电状态。在此，电池的功能削弱的电池单元和电池的有潜在危险的电池单元与电池的功能良好的电池单元相比都提供更小的电压。生产决定地或老化决定地虽然具有小的容量但不具有或具有非常少的自放电电流的电池单元被称为功能削弱的电池单元。具有高的自放电电流的电池单元被称为有潜在危险的电池单元。具有高的容量且不具有或具有非常少的自放电电流的电池单元被称为功能良好的电池单元。因此在第二阶段期间所执行的放电结束之后，电池的功能削弱的电池单元和有潜在危险的电池单元与电池的功能良好的电池单元相比都具有更小的充电状态。这优选可以通过在第二阶段结束之后执行的第一分析步骤来识别。然而，在第二阶段结束之后仍不能区分功能削弱的电池单元和有潜在危险的电池单元。当在之前所述的方法中第二阶段和第三阶段多次反复地依次出现时，优选可以在每个第二阶段结束本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于监控具有多个串联联接或能串联联接的电池单元(1、2、3、4)的电池(10)的至少一个预先确定的电池单元(1、2、3、4)的状态的方法，其特征在于：在第一阶段期间，将所述电池(10)置于第一状态(Z1)，在所述第一状态中，所述电池单元(1、2、3、4)分别具有预定义的充电状态，在跟随所述第一阶段之后的第二阶段期间，对处于所述第一状态(Z1)中的电池(10)进行放电，在跟随所述第二阶段之后的第三阶段期间对所述电池(10)进行充电，直至所述电池(10)的至少一个电池单元(1、2)具有所述预定义的充电状态的时间点，至少在所述第二阶段期间所发生的放电结束之后和至少在所述第三阶段中所发生的充电结束之后对由所述至少一个预先确定的电池单元(1、2、3、4)提供的电压进行检测，以及确定用于根据所检测的电压的分析而识别所述至少一个预先确定的电池单元(1、2、3、4)的状态的信息。

【技术特征摘要】
2015.07.14 EP 15176640.91.用于监控具有多个串联联接或能串联联接的电池单元(1、2、3、4)的电池(10)的至少一个预先确定的电池单元(1、2、3、4)的状态的方法，其特征在于：在第一阶段期间，将所述电池(10)置于第一状态(Z1)，在所述第一状态中，所述电池单元(1、2、3、4)分别具有预定义的充电状态，在跟随所述第一阶段之后的第二阶段期间，对处于所述第一状态(Z1)中的电池(10)进行放电，在跟随所述第二阶段之后的第三阶段期间对所述电池(10)进行充电，直至所述电池(10)的至少一个电池单元(1、2)具有所述预定义的充电状态的时间点，至少在所述第二阶段期间所发生的放电结束之后和至少在所述第三阶段中所发生的充电结束之后对由所述至少一个预先确定的电池单元(1、2、3、4)提供的电压进行检测，以及确定用于根据所检测的电压的分析而识别所述至少一个预先确定的电池单元(1、2、3、4)的状态的信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：根据对在所述第三阶段期间发生的充电结束之后所检测的电压的分析，识别所述至少一个先确预定的电池单元(1、2、3、4)的每个要检验的电池单元(3、4)，所述要检验的电池单元紧随在所述第三阶段期间所执行的充电结束之后具有相对于所述预定义的充电状态更小的充电状态。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：根据对所检测的电压的分析，识别所述至少一个预先确定的电池单元(1、2、3、4)的每个另外要检验的电池单元(2)，所述另外要检验的电池单元紧随在所述第二阶段期间所执行的放电结束之后具有低于充电状态阈值的充电状态，并且所述另外要检验的电池单元不是所述要检验的电池单元(3、4)。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：至少在所述第二阶段期间所发生的放电过程中以及至少在所述第三阶段期间所发生的充电过程中检测流经所述电池(10)的电流，并且根据对所检测的电压和所检测的电流的分析，确定所述至少一个预先确定的电池单元(1、2、3、4)的容量和/或自放电电流。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：在第三阶段结束之后执行在电池单元(1、2、3、4)的充电状态之间的至少一个充电状态均衡。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：在至少一个充电状态均衡期间检测关于所述电池(10)的至少一个预先确定的电池单元(1、2、3、4)的行为的另外的...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·施普林格，M·弗里德里希，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，锂能源和电力有限责任两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE